KR102293074B1 - High shielding composition for applying wearable device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘계 수지 및 무기물 필러를 포함하고, 상기 무기물 필러의 함량은, 전체 중량 대비 1 내지 20 중량%인 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-shielding composition for application to a wearable device and a method for manufacturing the same, comprising a silicone-based resin and an inorganic filler, wherein the content of the inorganic filler is 1 to 20% by weight relative to the total weight. It relates to a masking composition and a method for preparing the same.
Description
본 발명은 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 전자파를 차폐할 수 있고, 스프레이 코팅 방식에 적용할 수 있는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-shielding composition for wearable device application and a manufacturing method thereof, and to a high-shielding composition for wearable device application that can shield electromagnetic waves and can be applied to a spray coating method, and a manufacturing method thereof.
전기/전자 제품의 다기능, 소형화 및 정보통신기기의 발전으로 전자파 사용대역이 점점 고주파 대역으로 이동하는 등 일상생활에서 전자기파 공해가 꾸준히 증가하는 추세이다.Electromagnetic wave pollution in daily life is steadily increasing, with the use of electromagnetic waves gradually shifting to high-frequency bands due to the multifunctionality and miniaturization of electric/electronic products and the development of information and communication devices.
구체적으로, 방출된 전자기파는 주변 기기의 오작동이나 시스템 오류를 유발할 수 있으며, 인체에 발열과 같은 직접적인 피해를 줄 수 있다. 100kHz 이하의 저주파수는 유도 전류에 의해 말초신경과 근육에 자극작용을 일으켜, 심하게는 심장질환 및 혈액의 화학적 변화를 일으킬 수 있고, 100kHz 이상의 고주파수는 전자기장 에너지가 인체에 흡수되어 열적 작용을 일으키며 인체조직의 온도상승에 영향을 줄 수 있다.Specifically, the emitted electromagnetic waves may cause malfunctions or system errors of peripheral devices, and may cause direct damage to the human body, such as heat. Low frequencies below 100 kHz cause stimulation on peripheral nerves and muscles by induced current, and in severe cases, heart disease and chemical changes in the blood. may affect the temperature rise.
한편, 최근 전기/전자, IT 융복합에 의한 다양한 형태의 웨어러블 디바이스(Wearable Device) 시장의 성장이 가속화되고 있다. 고집적화, 소형화, 박막화 등의 기술적 트렌드 속에 회로의 밀도가 증가됨에 따라 기기 작동에 따른 방열, 전자파 등의 문제요소 해결이 요구되고 있다.On the other hand, recently, the growth of various types of wearable device market due to electrical/electronic and IT convergence is accelerating. As circuit density increases amid technological trends such as high integration, miniaturization, and thin film, it is required to solve problems such as heat dissipation and electromagnetic waves caused by device operation.
특히, 전기/전자 기술을 기반으로한 웨어러블 디바이스의 경우 인체에 부착 및 휴대의 조건에서 이용되는 특성을 가지면서 전자파로 인한 인체피해를 최소화할수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.In particular, in the case of a wearable device based on electric/electronic technology, a technology capable of minimizing damage to the human body due to electromagnetic waves while having characteristics used in the conditions of attachment and portability to the human body is required.
현대사회에 다양한 전자기기에 의하여 생활의 편리함을 누리고 있지만, 이들 전기/전자기기에 의해 발생되는 전자파에 대한 인체 손상의 피해를 줄이기 위한 노력 및 이를 위한 전자기파 차폐 기술의 개발과 기존에 사용되어 오던 소재를 대체할 수 새로운 소재의 개발은 그 중요성을 더해가고 있다.In modern society, various electronic devices are enjoying the convenience of life, but efforts to reduce the damage to the human body due to electromagnetic waves generated by these electrical/electronic devices, and development of electromagnetic wave shielding technology for this purpose and materials that have been used in the past The development of new materials that can replace them is increasing in importance.
본 발명의 목적은 웨어러블 디바이스 적용을 위한 것으로, 전자파를 차폐할 수 있고, 스프레이 코팅 방식에 적용할 수 있는 고차폐성 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a high-shielding composition that can be applied to a wearable device, can shield electromagnetic waves, and can be applied to a spray coating method.
본 발명의 또 다른 목적은 웨어러블 디바이스 적용을 위한 것으로, 전자파를 차폐할 수 있고, 스프레이 코팅 방식에 적용할 수 있는 고차폐성 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing a high-shielding composition that can be applied to a wearable device, can shield electromagnetic waves, and can be applied to a spray coating method.
본 발명의 일 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물은, 실리콘계 수지 및 무기물 필러를 포함하고, 상기 무기물 필러의 함량은, 전체 중량 대비 1 내지 20 중량%인 것을 특징으로 한다.The high-shielding composition for application to a wearable device according to an aspect of the present invention includes a silicone-based resin and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 1 to 20% by weight based on the total weight.
이때, 상기 실리콘계 수지는 폴리디메틸실록산(Polydimethyl siloxane, PDMS) 수지인 것일 수 있다.In this case, the silicone-based resin may be a polydimethyl siloxane (PDMS) resin.
그리고, 상기 무기물 필러는 그라파이트(Graphite), 팽창그라파이트(Expanded graphite) 및 탄소나노튜브(Carbon nano tube)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.In addition, the inorganic filler may be at least one selected from the group consisting of graphite, expanded graphite, and carbon nanotubes.
이때, 상기 팽창그라파이트의 입자 크기는 8 ㎛ 내지 140 ㎛인 것일 수 있다.In this case, the particle size of the expanded graphite may be in the range of 8 μm to 140 μm.
그리고, 상기 무기물 필러는 그 외부면에 실란 커플링제가 코팅되어 있는 무기물 필러인 것일 수 있다.In addition, the inorganic filler may be an inorganic filler in which a silane coupling agent is coated on an outer surface thereof.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물의 제조방법은, 실리콘계 수지, 경화제 및 무기물 필러를 1,800 내지 2,200 rpm으로 50 내지 70초 동안 믹싱하여 혼합물을 제조하는 단계 이후, 2,000 내지 2,400 rpm으로 50 내지 70초 동안 상기 혼합물 내의 거품을 제거하는 단계를 3 회 이상 수행하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of manufacturing a high-shielding composition for application to a wearable device according to another aspect of the present invention comprises mixing a silicone-based resin, a curing agent, and an inorganic filler at 1,800 to 2,200 rpm for 50 to 70 seconds to prepare a mixture After the step, 2,000 It is characterized in that the step of removing the foam in the mixture for 50 to 70 seconds at 2,400 rpm is performed three or more times.
이때, 상기 무기물 필러는, 에탄올, 실란 화합물 및 아세트산을 실온에서 3 내지 7분간 혼합 및 교반하여 제조된 실란 용액과 혼합된 후 건조과정을 통해 형성된, 실란 커플링제가 외면에 코팅되어 있는 무기물 필러인 것일 수 있다.At this time, the inorganic filler is an inorganic filler coated on the outer surface of the silane coupling agent, which is formed through a drying process after mixing with a silane solution prepared by mixing and stirring ethanol, a silane compound, and acetic acid at room temperature for 3 to 7 minutes. it could be
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물의 제조방법은, (S1) 실리콘계 수지와 톨루엔을 50 내지 70분 동안 교반혼합하여 제1 혼합물을 제조하고, 무기물 필러와 톨루엔을 50 내지 70분 동안 음파처리(sonication)하여 제2 혼합물을 제조하는 단계; (S2) 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물을 20 내지 40분 동안 교반혼합한 후, 상기 톨루엔을 증발시키는 단계; 및 (S3) 상기 (S2) 단계의 결과물과 경화제를 1,800 내지 2,200 rpm으로 50 내지 70초 동안 믹싱하여 혼합물을 제조한 후, 2,000 내지 2,400 rpm으로 50 내지 70초 동안 상기 혼합물 내의 거품을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 (S3) 단계는 3 회 이상 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method of manufacturing a high-shielding composition for application to a wearable device according to another aspect of the present invention, (S1) a silicone-based resin and toluene are stirred and mixed for 50 to 70 minutes to prepare a first mixture, and an inorganic filler and toluene to prepare a second mixture by sonication for 50 to 70 minutes; (S2) evaporating the toluene after stirring and mixing the first mixture and the second mixture for 20 to 40 minutes; and (S3) mixing the resultant of step (S2) and the curing agent at 1,800 to 2,200 rpm for 50 to 70 seconds to prepare a mixture, and then at 2,000 to 2,400 rpm for 50 to 70 seconds Removing bubbles in the mixture Including, the step (S3) is characterized in that it is repeatedly performed three or more times.
본 발명에 따른 고차폐성 조성물은 각종 웨어러블 디바이스 작동에 따라 발생되는 전자파를 차폐하여 인체의 피해를 최소화할 수 있다.The high-shielding composition according to the present invention can minimize damage to the human body by shielding electromagnetic waves generated according to the operation of various wearable devices.
나아가, 본 발명에 따른 고차폐성 조성물은 스프레이 코팅 방식에 적용할 수 있어, 종래의 스퍼터링 방식 대비 생산성을 향상시킬 수 있고, 다양한 부품에 적용이 가능하다는 장점이 있다.Furthermore, the high-shielding composition according to the present invention can be applied to the spray coating method, can improve productivity compared to the conventional sputtering method, and has the advantage that it can be applied to various parts.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present invention, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
본 발명의 일 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물은, 실리콘계 수지 및 무기물 필러를 포함하고, 상기 무기물 필러의 함량은, 전체 중량 대비 1 내지 20 중량%인 것을 특징으로 한다.The high-shielding composition for application to a wearable device according to an aspect of the present invention includes a silicone-based resin and an inorganic filler, and the content of the inorganic filler is 1 to 20% by weight based on the total weight.
상기 무기물 필러가 1 중량% 미만으로 포함되면 전체 조성물 함량에 비해 무기물 필러가 차지하는 비율이 너무 낮기 때문에 전자파 차폐 효과가 미비할 수 있고, 20 중량%를 초과하는 비율로 포함되면 웨어러블 디바이스에 대한 코팅력이 저하되고, 조성물의 제조 단가가 증가하여 생산성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.When the inorganic filler is included in less than 1% by weight, the electromagnetic wave shielding effect may be insufficient because the ratio of the inorganic filler is too low compared to the total composition content, and when it is included in a ratio exceeding 20% by weight, the coating power for the wearable device This may decrease, and the manufacturing cost of the composition may increase, resulting in a decrease in productivity.
이때, 상기 웨어러블 디바이스는 액세서리형, 의류일체형, 신체부착형, 생체이식형 등 다양한 형태로 인체에 부착될 수 있다.In this case, the wearable device may be attached to the human body in various forms, such as an accessory type, an integrated clothing type, a body attachment type, and a bioimplant type.
본 발명의 일 실시형태에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물로 형성된 전자파 차폐막은, 전자파 차폐율 20 dB 이상(ASTM D4935 기준), 차폐막 두께 50 ㎛ 이하(KS M ISO 2808), 코팅두께 편차 ±10 ㎛ 이내(KS M ISO 2808), 코팅액 점도 5,000(ASTM D2196), 열전도도 2 W/mK 이상(ASTM C1113)일 수 있다.The electromagnetic wave shielding film formed of the high shielding composition for application to a wearable device according to an embodiment of the present invention has an electromagnetic wave shielding rate of 20 dB or more (based on ASTM D4935), a shielding film thickness of 50 μm or less (KS M ISO 2808), coating thickness deviation ± It may be within 10 μm (KS M ISO 2808), coating solution viscosity of 5,000 (ASTM D2196), and thermal conductivity of 2 W/mK or more (ASTM C1113).
본 발명에 따른 고차폐성 조성물은 각종 웨어러블 디바이스 작동에 따라 발생되는 전자파를 차폐하여 인체의 피해를 최소화할 수 있다.The high-shielding composition according to the present invention can minimize damage to the human body by shielding electromagnetic waves generated according to the operation of various wearable devices.
전자파는 인체에 전신 혹은 부분적으로 영향을 미침으로써, 체온상승 및 유도전류의 신경계 자극 등을 통해 심한 경우 심장질환 및 혈액의 화학적 변화를 유발할 수 있는데, 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물로 형성된 전자파 차폐막은 전자파로부터 인체를 보호할 수 있다.Electromagnetic waves affect the human body whole or partially, and in severe cases, may cause heart disease and chemical changes in blood through body temperature rise and nervous system stimulation of induced current. High-shielding composition for wearable device application according to the present invention The electromagnetic wave shielding film formed of can protect the human body from electromagnetic waves.
여기서, 상기 실리콘계 수지로는 유연한 소재인 폴리디메틸실록산(Polydimethyl siloxane, PDMS) 수지인 것이 바람직하다. 상기 소재를 포함함으로써 우수한 굽힘 강도 및 인장 강도를 나타내는 전자파 차폐 소재를 제조할 수 있다.Here, the silicone-based resin is preferably a polydimethyl siloxane (PDMS) resin, which is a flexible material. By including the material, it is possible to manufacture an electromagnetic wave shielding material exhibiting excellent bending strength and tensile strength.
그리고, 상기 무기물 필러는 그라파이트(Graphite), 팽창그라파이트(Expanded graphite) 및 탄소나노튜브(Carbon nano tube)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있고, 가장 바람직하게는 팽창그라파이트일 수 있다. 상기 무기물 필러는 전기전도도 및 열전도도가 우수한 것으로, 전자파를 차폐하는 역할을 한다.And, the inorganic filler may be any one or more selected from the group consisting of graphite, expanded graphite, and carbon nanotubes, and most preferably, expanded graphite. The inorganic filler has excellent electrical conductivity and thermal conductivity, and serves to shield electromagnetic waves.
이때, 상기 팽창 그라파이트는 밀도가 0.002 내지 0.004 g/cm3이고, 팽창율은 200 내지 500 %이며, 기공의 직경은 1 내지 50 ㎛이고, 기공형상이 벌집 모양인 것을 사용할 수 있다.In this case, the expanded graphite has a density of 0.002 to 0.004 g/cm 3 , an expansion rate of 200 to 500%, a pore diameter of 1 to 50 μm, and a honeycomb pore shape may be used.
탄소계 소재인 팽창 그라파이트(Expanded graphite)는 열전도도가 높고 기계적 물성이 우수하며 가벼워서 고기능성 복합재료를 요하는 분야에서 응용이 기대 되는 신소재로 주목받고 있다. 팽창 그라파이트는 천연 그라파이트 또는 인조 그라파이트 등의 그라파이트에 화학처리를 거치면 그라파이트 층간 화합물을 형성하고, 이에 대해 고온처리 과정을 거치면 급속히 분해된 후 다시 팽창하여, 체적이 기존의 수십 내지 수백배로 증가되어 얻어진 것을 말한다. 상기 팽창 그라파이트를 적용한 복합재료의 열전도도는 팽창 그라파이트가 박리된 정도, 분산상태, 종횡비에 따라 달라진다고 보고되고 있다.Expanded graphite, a carbon-based material, is attracting attention as a new material that is expected to be applied in fields requiring high-functionality composite materials because of its high thermal conductivity, excellent mechanical properties, and light weight. Expanded graphite forms a graphite interlayer compound when chemical treatment is performed on graphite such as natural graphite or artificial graphite. say It is reported that the thermal conductivity of the composite material to which the expanded graphite is applied depends on the degree of exfoliation of the expanded graphite, the dispersion state, and the aspect ratio.
상기 팽창그라파이트를 사용하게 되면, 주재료인 실리콘 수지 내에서 분산이 안정적으로 이루어지기 때문에, 스프레이 코팅 방식에 적용할 수 있는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물의 제조에 더욱 유리하다.When the expanded graphite is used, since dispersion is stably made in the silicone resin, which is the main material, it is more advantageous for the manufacture of a high-shielding composition for application to a wearable device that can be applied to a spray coating method.
종래의 스퍼터링 방식으로는 반도체가 아닌 모듈이나 기타 전장부품 등을 차폐 처리하는데 한계가 있었으나, 스프레이 코팅 방식에 따르면 노즐의 분사 각도 조절을 통해 수직면 코팅도 처리가 가능해져 다양한 부품에 적용이 가능하다. 특히, 종래의 스퍼터링 방식과 비교하여, 스프레이 코팅 방식에 따르면, 장비투자비는 1/4 정도로 감축이 되고, 생산속도는 40 % 정도 향상될 수 있어, 감가상각비와 생산성 향상 측면에서 유리하다.In the conventional sputtering method, there is a limit to shielding non-semiconductor modules or other electronic components, but according to the spray coating method, vertical surface coating is also possible by adjusting the spray angle of the nozzle, so that it can be applied to various parts. In particular, compared to the conventional sputtering method, according to the spray coating method, the equipment investment cost is reduced by about 1/4, and the production speed can be improved by about 40%, which is advantageous in terms of depreciation cost and productivity improvement.
그리고, 상기 팽창그라파이트의 입자 크기는 8 ㎛ 내지 140 ㎛인 것일 수 있다. 상기 팽창그라파이트의 입자 크기가 8 ㎛ 미만인 경우, 응집현상 및 불균제 현상이 발생할 수 있고, 140 ㎛를 초과하는 경우, 균일한 분산이 이루어지지 않을 수 있다.And, the particle size of the expanded graphite may be in the range of 8 μm to 140 μm. When the particle size of the expanded graphite is less than 8 μm, aggregation and unevenness may occur, and if it exceeds 140 μm, uniform dispersion may not be achieved.
이때, 상기 팽창그라파이트는 판상의 형태를 나타내는 것으로, 입자 크기가 8 ㎛ 내지 140 ㎛이더라도, 두께는 100 nm 내지 10 ㎛ 정도에 불과하다. 즉, 고차폐성 조성물이 웨어러블 디바이스에 전자파 차폐막으로 적용될 때, 차폐막의 두께 방향이 아닌, 차폐막과 평행하는 방향으로 상기 팽창그라파이트가 배열되기 때문에 전자파 차폐막의 두께는 50 ㎛ 이하 수준을 유지할 수 있다.At this time, the expanded graphite represents a plate-like shape, and although the particle size is 8 μm to 140 μm, the thickness is only about 100 nm to 10 μm. That is, when the high-shielding composition is applied as an electromagnetic wave shielding film to a wearable device, the thickness of the electromagnetic wave shielding film can be maintained at a level of 50 μm or less because the expanded graphite is arranged in a direction parallel to the shielding film, not in the thickness direction of the shielding film.
그리고, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 상기 탄소나노튜브가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 5 nm 내지 30 nm일 수 있고, 길이는 3 ㎛ 내지 20 ㎛일 수 있다.In addition, the carbon nanotubes may be selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or a mixture thereof. For example, the carbon nanotube may be a multi-wall carbon nanotube. When the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube, the diameter may be 5 nm to 30 nm, and the length may be 3 μm to 20 μm.
그리고, 상기 무기물 필러는 그 외부면에 실란 커플링제가 코팅되어 있는 무기물 필러일 수 있다. 실란 커플링제가 코팅되어 있어, 실리콘 수지와 혼합 후에도 분산 안정성을 유지할 수 있고, 실리콘 수지와 무기물 필러간의 결합력 향상효과를 얻을 수 있다.In addition, the inorganic filler may be an inorganic filler in which a silane coupling agent is coated on an outer surface thereof. Since the silane coupling agent is coated, dispersion stability can be maintained even after mixing with the silicone resin, and the effect of improving the bonding strength between the silicone resin and the inorganic filler can be obtained.
나아가, 상기 무기물 필러는 분산성 향상을 위해 표면 개질된 것일 수 있다. 이러한 표면 개질은 질산, 황산, 염산, 아세트산, 카르복실산 및 이들의 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 질산과 황산의 혼합산을 이용하여 처리할 수 있으며, 이때 질산과 황산은 0.1:1 ~ 1:1 부피비로 혼합하여 수행할 수 있다.Furthermore, the inorganic filler may be surface-modified to improve dispersibility. The surface modification may be performed using any one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, carboxylic acid, and mixtures thereof. For example, the treatment may be performed using a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid, in which case nitric acid and sulfuric acid may be mixed in a volume ratio of 0.1:1 to 1:1.
상기 표면 개질을 통해 도입되는 기능화기는 산소함유 기능화기인 것이 바람직하며, 카르복실기, 하이드록실기, 에폭시기, 카르보닐기 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 기능화기의 도입으로 인하여 상기 무기물 필러가 더욱 미립화될 수 있으며, 구조적 안정성을 나타낼 수 있다. 이렇게 조성물이 구조적으로 안정됨으로써 무기물 필러의 침전을 방지하고, 실리콘계 수지와의 결합력, 밀착력 및 분산성을 향상시켜 보다 균질한 조성물을 제공할 수 있고, 또한 이와 같은 균일한 분산을 통하여 조성물의 방열성이 향상될 수 있다.The functionalizing group introduced through the surface modification is preferably an oxygen-containing functionalizing group, and may be any one or more of a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, and a carbonyl group. Due to the introduction of the functionalizing group, the inorganic filler may be further atomized, and structural stability may be exhibited. As the composition is structurally stable in this way, it is possible to prevent precipitation of the inorganic filler and to improve the bonding strength, adhesion and dispersibility with the silicone-based resin to provide a more homogeneous composition. can be improved
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물의 제조방법은, 실리콘계 수지, 경화제 및 무기물 필러를 1,800 내지 2,200 rpm, 더욱 바람직하게는 2,000 rpm으로 50 내지 70초, 더욱 바람직하게는 60초 동안 믹싱하여 혼합물을 제조하는 단계 이후, 2,000 내지 2,400 rpm, 더욱 바람직하게는 2,200 rpm으로 50 내지 70초, 더욱 바람직하게는 60초 동안 상기 혼합물 내의 거품을 제거하는 단계를 3 회 이상 수행하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of manufacturing a high-shielding composition for application to a wearable device according to another aspect of the present invention, a silicone-based resin, a curing agent and an inorganic filler at 1,800 to 2,200 rpm, more preferably 2,000 rpm 50 to 70 seconds, more preferably After the step of preparing a mixture by mixing for 60 seconds, at 2,000 to 2,400 rpm, more preferably at 2,200 rpm, for 50 to 70 seconds, more preferably for 60 seconds, the step of removing bubbles in the mixture is performed three or more times. characterized in that
상기 조건에 따른 혼합물을 제조하는 단계와 거품을 제거하는 단계를 3회 이상 수행함에 따라, 고차폐성 조성물의 균제도가 우수해지고, 분산 안정성이 우수해지는 효과가 발생한다.As the step of preparing the mixture according to the above conditions and the step of removing the foam are performed three or more times, the uniformity of the high-shielding composition is excellent and the dispersion stability is excellent.
여기서, 상기 경화제는 유기 과산화물계(Organic Peroxide), 이소시아네이트계(isocyanate), 아조계(azo), 아민계(Amine), 이미다졸계(imidazole) 등을 포함할 수 있다. 그러나 이에만 한정되지 않으며, 상기 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 경화시킬 수 있는 다양한 물질들을 사용할 수 있다.Here, the curing agent may include organic peroxide, isocyanate, azo, amine, imidazole, and the like. However, the present invention is not limited thereto, and various materials capable of curing the high-shielding composition for application to the wearable device may be used.
그리고, 상기 무기물 필러는, 에탄올, 실란 화합물 및 아세트산을 실온에서 3 내지 7분간, 더욱 바람직하게는 5분간 혼합 및 교반하여 제조된 실란 용액과 혼합된 후 건조과정을 통해 형성된, 실란 커플링제가 외면에 코팅되어 있는 무기물 필러인 것일 수 있다.In addition, the inorganic filler is a silane coupling agent formed through a drying process after mixing with a silane solution prepared by mixing and stirring ethanol, a silane compound and acetic acid at room temperature for 3 to 7 minutes, more preferably for 5 minutes, the outer surface It may be an inorganic filler coated on the .
이때, 상기 아세트산은 상기 실란 용액의 전체 부피를 기준으로 2 부피% 함량으로 포함될 수 있고, 상기 혼합 및 교반 과정에서 가수분해가 이루어진다.In this case, the acetic acid may be included in an amount of 2% by volume based on the total volume of the silane solution, and hydrolysis is performed during the mixing and stirring process.
상기 제조된 실란 용액과 무기물 필러는 실온에서 약 30분간 교반될 수 있고, 상기 건조과정은 80 ℃ 정도에서 약 8 시간 동안 건조되는 것일 수 있다.The prepared silane solution and the inorganic filler may be stirred at room temperature for about 30 minutes, and the drying process may be drying at about 80° C. for about 8 hours.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물의 제조방법은 다음과 같다.On the other hand, a method of manufacturing a high-shielding composition for application to a wearable device according to another aspect of the present invention is as follows.
우선, 실리콘계 수지와 톨루엔을 50 내지 70분, 바람직하게는 60분 동안 교반혼합하여 제1 혼합물을 제조하고, 무기물 필러와 톨루엔을 50 내지 70분, 바람직하게는 60분 동안 음파처리(sonication)하여 제2 혼합물을 제조한다(S1 단계).First, the silicone-based resin and toluene are stirred and mixed for 50 to 70 minutes, preferably 60 minutes to prepare a first mixture, and the inorganic filler and toluene are sonicated for 50 to 70 minutes, preferably 60 minutes. A second mixture is prepared (step S1).
이때, 예를 들어, 상기 실리콘계 수지가 12 내지 15g이 사용되는 경우, 상기 톨루엔은 130 내지 170 mL, 바람직하게는 150 mL가 사용될 수 있다. 상기 실리콘계 수지의 함량이 상기 수치보다 적거나 많은 경우에는 상기 톨루엔은 상기 실리콘계 수지의 함량에 비례하여 상기 함량비만큼 적어지거나 많아질 수 있다.At this time, for example, when 12 to 15 g of the silicone-based resin is used, 130 to 170 mL of toluene, preferably 150 mL, may be used. When the content of the silicone-based resin is less than or greater than the numerical value, the toluene may be reduced or increased by the content ratio in proportion to the content of the silicone-based resin.
그리고, 상기 무기물 필러의 함량은 조성물 전체 중량 대비 1 내지 20 중량%이며, 더욱 구체적으로 예를 들면, 0.16 내지 3.20 g이 사용되는 경우, 상기 무기물 입자와 혼합되는 톨루엔은 180 내지 220 mL, 바람직하게는 200 mL가 사용될 수 있다. 상기 무기물 입자의 함량이 상기 수치보다 적거나 많은 경우에는 상기 톨루엔은 상기 무기물 입자의 함량에 비례하여 상기 함량비만큼 적어지거나 많아질 수 있다.And, the content of the inorganic filler is 1 to 20% by weight based on the total weight of the composition, and more specifically, when 0.16 to 3.20 g is used, the toluene mixed with the inorganic particles is 180 to 220 mL, preferably 200 mL can be used. When the content of the inorganic particles is less or more than the above numerical value, the toluene may be reduced or increased by the content ratio in proportion to the content of the inorganic particles.
이어서, 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물을 20 내지 40분, 바람직하게는 30분 동안 교반혼합한 후, 상기 톨루엔을 증발시킨다(S2 단계).Then, after stirring and mixing the first mixture and the second mixture for 20 to 40 minutes, preferably 30 minutes, the toluene is evaporated (step S2).
여기서, 상기 톨루엔 증발시, 회전증발기(rotary evaporator)를 이용하면 기기 내부의 압력을 낮게 유지하여 용매의 끓는점을 낮출 수 있기 때문에, 시료로부터 톨루엔을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.Here, when the toluene is evaporated, if a rotary evaporator is used, the boiling point of the solvent can be lowered by maintaining the pressure inside the device low, so that toluene can be more efficiently removed from the sample.
이어서, 상기 (S2) 단계의 결과물과 경화제를 1,800 내지 2,200 rpm, 더욱 바람직하게는 2,000 rpm으로 50 내지 70초, 더욱 바람직하게는 60초 동안 믹싱하여 혼합물을 제조한 후, 2,000 내지 2,400 rpm, 더욱 바람직하게는 2,200 rpm으로 50 내지 70초, 더욱 바람직하게는 60초 동안 상기 혼합물 내의 거품을 제거한다(S3 단계). 이때, 상기 (S3) 단계는 3 회 이상 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.Then, the resultant of step (S2) and the curing agent are mixed at 1,800 to 2,200 rpm, more preferably 2,000 rpm for 50 to 70 seconds, more preferably for 60 seconds to prepare a mixture, then 2,000 to 2,400 rpm, more Preferably, the bubbles in the mixture are removed at 2,200 rpm for 50 to 70 seconds, more preferably 60 seconds (step S3). In this case, the step (S3) is characterized in that it is repeatedly performed three or more times.
상기 제조방법들에 따라 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물이 마련되면, 상기 조성물을 성형하여 웨어러블 디바이스의 하우징으로 제조하거나, 제조된 웨어러블 디바이스의 하우징에 스프레이 코팅 방식으로 코팅하여 전자파 차폐 용도로 활용할 수 있다.When a high-shielding composition for application to a wearable device is prepared according to the above manufacturing methods, the composition is molded and manufactured as a housing of the wearable device, or the manufactured housing of the wearable device is coated in a spray coating method to be used for electromagnetic wave shielding purposes. have.
본 발명의 일 실시형태에 따라 상기 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 이용하여 웨어러블 디바이스의 하우징으로 제조하거나 웨어러블 디바이스의 하우징에 코팅하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing the wearable device housing using the high-shielding composition for application to the wearable device or coating the wearable device housing is not particularly limited.
예를 들면, 상기 조성물에 코팅하고자 하는 웨어러블 디바이스의 하우징을 침지하거나, 상기 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 스퍼터링 또는 스프레이 코팅 방법을 통해 코팅할 수 있으나, 본 발명에 따른 조성물은 주재료인 실리콘 수지 내에서 무기물 필러의 분산이 안정적으로 이루어지기 때문에, 스프레이 코팅 방식을 사용하면, 비용 감소 및 생산성 향상의 측면에서 더욱 유리하다.For example, the housing of the wearable device to be coated in the composition may be immersed, or the high-shielding composition for applying the wearable device may be coated through sputtering or spray coating method, but the composition according to the present invention is a silicone resin as the main material Since the dispersion of the inorganic filler is made stably within, the use of the spray coating method is more advantageous in terms of cost reduction and productivity improvement.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.Above, although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified in various forms, and those having ordinary knowledge in the art within the technical spirit of the present invention It is clear that many variations are possible by the ruler. In addition, within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention described in the claims, various types of substitution, modification and change will be possible by those skilled in the art, and it is also said that it falls within the scope of the present invention. something to do.
Claims (8)
상기 팽창 그라파이트의 함량은, 전체 중량 대비 1 내지 20 중량%인 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 포함하는, 전자파 차폐막에 있어서,
상기 팽창 그라파이트는,
밀도가 0.002 내지 0.004 g/cm3이고,
팽창율은 200 내지 500 %이며,
기공의 직경은 1 내지 50 ㎛이고,
상기 전자파 차폐막은,
스프레이 코팅 방식에 의해 코팅되는 전자파 차폐막.Containing a silicone-based resin and expanded graphite (Expanded graphite),
In the electromagnetic wave shielding film, the content of the expanded graphite comprising a high-shielding composition for wearable device application in an amount of 1 to 20% by weight based on the total weight,
The expanded graphite is
and a density of 0.002 to 0.004 g/cm 3 ,
The expansion rate is 200 to 500%,
The diameter of the pores is 1 to 50 μm,
The electromagnetic wave shielding film,
Electromagnetic wave shielding film coated by spray coating method.
상기 실리콘계 수지는 폴리디메틸실록산(Polydimethyl siloxane, PDMS) 수지인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 포함하는, 전자파 차폐막.According to claim 1,
The silicone-based resin is a polydimethyl siloxane (PDMS) resin, comprising a high-shielding composition for wearable device application, characterized in that the electromagnetic wave shielding film.
상기 팽창 그라파이트의 입자 크기는 8 ㎛ 내지 140 ㎛인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 포함하는, 전자파 차폐막.According to claim 1,
An electromagnetic wave shielding film comprising a high-shielding composition for wearable device application, characterized in that the particle size of the expanded graphite is 8 µm to 140 µm.
상기 팽창 그라파이트는 그 외부면에 실란 커플링제가 코팅되어 있는 팽창 그라파이트인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을 포함하는, 전자파 차폐막.According to claim 1,
The expanded graphite is an electromagnetic wave shielding film comprising a high-shielding composition for wearable device application, characterized in that the expanded graphite is coated with a silane coupling agent on its outer surface.
스프레이 코팅 방식으로 웨어러블 디바이스의 하우징에 코팅하는 방법.After the step of preparing a mixture by mixing the silicone-based resin, the curing agent, and the expanded graphite at 1,800 to 2,200 rpm for 50 to 70 seconds, the step of removing bubbles in the mixture for 50 to 70 seconds at 2,000 to 2,400 rpm is performed three or more times A high-shielding composition for applying the wearable device of claim 1 prepared by
A method of coating a housing of a wearable device by a spray coating method.
상기 팽창 그라파이트는, 에탄올, 실란 화합물 및 아세트산을 실온에서 3 내지 7분간 혼합 및 교반하여 제조된 실란 용액과 혼합된 후 건조과정을 통해 형성된, 실란 커플링제가 외면에 코팅되어 있는 팽창 그라파이트이고,
상기 팽창 그라파이트는,
밀도가 0.002 내지 0.004 g/cm3이고,
팽창율은 200 내지 500 %이며,
기공의 직경은 1 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을,
스프레이 코팅 방식으로 웨어러블 디바이스의 하우징에 코팅하는 방법.7. The method of claim 6,
The expanded graphite is expanded graphite coated with a silane coupling agent on the outer surface, formed through a drying process after mixing with a silane solution prepared by mixing and stirring ethanol, a silane compound and acetic acid at room temperature for 3 to 7 minutes,
The expanded graphite is
and a density of 0.002 to 0.004 g/cm 3 ,
The expansion rate is 200 to 500%,
A high-shielding composition for wearable device application, characterized in that the pores have a diameter of 1 to 50 μm,
A method of coating a housing of a wearable device by a spray coating method.
(S2) 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물을 20 내지 40분 동안 교반혼합한 후, 상기 톨루엔을 증발시키는 단계; 및
(S3) 상기 (S2) 단계의 결과물과 경화제를 1,800 내지 2,200 rpm으로 50 내지 70초 동안 믹싱하여 혼합물을 제조한 후, 2,000 내지 2,400 rpm으로 50 내지 70초 동안 상기 혼합물 내의 거품을 제거하는 단계를 포함하며,
상기 (S3) 단계는 3 회 이상 반복적으로 수행하여 제조된 제1항의 웨어러블 디바이스 적용을 위한 고차폐성 조성물을,
스프레이 코팅 방식으로 웨어러블 디바이스의 하우징에 코팅하는 방법.
(S1) preparing a first mixture by stirring and mixing the silicone-based resin and toluene for 50 to 70 minutes, and sonicating the expanded graphite and toluene for 50 to 70 minutes to prepare a second mixture;
(S2) evaporating the toluene after stirring and mixing the first mixture and the second mixture for 20 to 40 minutes; and
(S3) mixing the resultant of step (S2) and the curing agent at 1,800 to 2,200 rpm for 50 to 70 seconds to prepare a mixture, and then at 2,000 to 2,400 rpm for 50 to 70 seconds. Removing the bubbles in the mixture includes,
The step (S3) is a high-shielding composition for applying the wearable device of claim 1 prepared by repeatedly performing three or more times,
A method of coating a housing of a wearable device by a spray coating method.
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| A. Lavoratti et al.. Mechanical and dynamic-mechanical properties of silane-treated graphite nanoplatelet/epoxy composites. Journal of Applied Polymer Science. 2018, 46724* |
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